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マルチモード光ファイバーは、建物内やキャンパス内などの短距離の通信に主に使用される光ファイバーの一種です。マルチモードリンクは、最大 800 Gbit/s のデータレートで使用できます。マルチモード光ファイバーは、コア径がかなり大きいため、複数の光モードを伝播でき、モード分散により伝送リンクの最大長が制限されます。標準G.651.1 は、最も広く使用されているマルチモード光ファイバーの形式を定義します。
アプリケーション
マルチモード光ファイバーによる通信に使用される機器は、シングルモード光ファイバーに使用される機器よりも安価です。[1]一般的な伝送速度と距離の制限は、距離2kmまでで100Mbit/s（100BASE-FX）、1000mまでで1Gbit/s、550mまでで10Gbit/sです。[2]
マルチモード光ファイバーは、その大容量と信頼性から、一般に建物内のバックボーン アプリケーションに使用されます。デスクトップやゾーンに光ファイバーを配線することで、光ファイバーのメリットをユーザーの近くで享受するユーザーが増えています。集中配線や光ファイバーから通信エンクロージャへの配線などの標準準拠アーキテクチャーにより、アクティブな電子機器を各フロアに配置するのではなく、通信室に電子機器を集中配置することで、光ファイバーの距離機能を活用できるようになります。
マルチモード ファイバーは、小型光ファイバー分光装置 (分光計、光源、サンプリング アクセサリ) との間で光信号を伝送するために使用され、最初のポータブル分光計の開発に役立ちました。
マルチモード ファイバーは、レーザー溶接など、光ファイバーを介して高い光パワーを伝送する場合にも使用されます。
シングルモードファイバーとの比較
マルチモード光ファイバーとシングルモード光ファイバーの主な違いは、前者のコア径が通常 50～100 マイクロメートルと、伝送される光の波長よりもはるかに大きいことです。コアが大きく、開口数も大きい可能性があるため、マルチモード光ファイバーはシングルモード光ファイバーよりも「集光」能力が高くなります。実際には、コアサイズが大きいほど接続が簡単になり、850 nm および 1300 nmの波長で動作する発光ダイオード(LED) や垂直共振器面発光レーザー(VCSEL) などの低コストの電子機器を使用することもできます (通信に使用されるシングルモード光ファイバーは通常、1310 nmまたは 1550 nm [3]で動作します)。ただし、シングルモード光ファイバーと比較すると、マルチモード光ファイバーの帯域幅と距離の積の制限は低くなります。マルチモード光ファイバーはシングルモード光ファイバーよりもコアサイズが大きいため、複数の伝搬モードをサポートします。したがって、モード分散によって制限されますが、単一モードでは制限されません。
マルチモード ファイバーで使用されることがある LED 光源は、さまざまな波長を生成し、それぞれ異なる速度で伝搬します。この色分散は、マルチモード光ファイバー ケーブルの有効長さを制限するもう 1 つの要因です。対照的に、シングルモード ファイバーを駆動するレーザーは、単一波長のコヒーレント光を生成します。モード分散のため、マルチモード ファイバーはシングルモード ファイバーよりもパルス拡散率が高く、マルチモード ファイバーの情報伝送容量が制限されます。
シングルモード ファイバーは、光を 1 つの伝播モードのみに制限することで、回折限界の強いスポットに光を集中させることができるため、高精度の科学研究でよく使用されます。
ジャケットの色は、マルチモードケーブルとシングルモードケーブルを区別するために使用されることがあります。TIA-598C規格では、非軍事用途の場合、シングルモードファイバーには黄色のジャケットを使用し、マルチモードファイバーにはタイプに応じてオレンジまたはアクアのジャケットを使用することを推奨しています。[4]一部のベンダーは、より高性能なOM4通信ファイバーを他のタイプと区別するために紫色を使用しています。[5]
種類
マルチモードファイバーは、コアとクラッドの直径で表されます。したがって、62.5/125 μm マルチモードファイバーのコアサイズは 62.5 マイクロメートル (μm)、クラッドの直径は 125 μm です。コアとクラッド間の遷移は急峻で、ステップインデックスプロファイルと呼ばれる場合と、緩やかな遷移の場合があり、グレーデッドインデックスプロファイルと呼ばれます。2 つのタイプは分散特性が異なり、したがって有効伝搬距離も異なります。[6]マルチモードファイバーは、グレーデッドインデックスプロファイルまたはステップインデックスプロファイルのいずれかで構築できます。[7]
さらに、マルチモード光ファイバーは、ISO 11801規格で定められた分類システム（OM1、OM2、OM3）を使用して説明されます。これは、マルチモード光ファイバーのモード帯域幅に基づいています。OM4（TIA-492-AAADで定義）は2009年8月に完成し、 [8] 2009年末までにTIAによって公開されました。[9] OM4ケーブルは、40および100 Gbit/sで125mのリンクをサポートします。OMという文字は「光マルチモード」の略です。
62.5/125 μm (OM1) および従来の 50/125 μm マルチモード ファイバー (OM2) は、長年、構内アプリケーションで広く導入されてきました。これらのファイバーは、イーサネット(10 Mbit/s)からギガビット イーサネット(1 Gbit/s) までのアプリケーションを簡単にサポートし、コア サイズが比較的大きいため、LED トランスミッターでの使用に最適でした。最近の導入では、レーザー最適化 50/125 μm マルチモード ファイバー (OM3) がよく使用されます。この指定を満たすファイバーは、最大 300 メートルの10 ギガビット イーサネットをサポートするのに十分な帯域幅を提供します。光ファイバー製造業者は、この規格が発行されて以来、製造プロセスを大幅に改良しており、最大 400 メートルの 10 GbE をサポートするケーブルを製造できます。レーザー最適化マルチモード ファイバー (LOMMF) は、850 nm VCSEL で使用するように設計されています。
古い FDDI グレード、OM1、および OM2 ファイバーは、10GBASE-LRM を介して 10 ギガビット イーサネットに使用できます。ただし、これには SFP+ インターフェイスが電子分散補償 (EDC) をサポートする必要があるため、すべてのスイッチ、ルーター、およびその他の機器がこれらの SFP+ モジュールを使用できるわけではありません。
LOMMF/OM3 への移行は、ユーザーがより高速なネットワークにアップグレードするにつれて発生しました。LED の最大変調速度は 622 Mbit/s [要出典]です。これは、高帯域幅のアプリケーションをサポートするのに十分な速さでオン/オフを切り替えることができないためです。VCSEL は 10 Gbit/s を超える変調が可能で、多くの高速ネットワークで使用されています。
200および400ギガビットイーサネットの一部の速度（例：400GBASE-SR4.2）では、マルチモードファイバー[10]でも波長分割多重（WDM）を使用しますが、これはOM4以下の仕様外です。2017年に、WDM MMFのOM5がTIAとISOによって標準化され、850 nmの最小モード帯域幅だけでなく、850～953 nmにわたる曲線も規定されました。
ケーブルはジャケットの色で区別されることがあります。62.5/125 μm (OM1) および 50/125 μm (OM2) ではオレンジ色のジャケットが推奨されますが、50/125 μm の「レーザー最適化」OM3 および OM4 ファイバーではアクアが推奨されます。[4]一部のファイバーベンダーは「OM4+」にバイオレットを使用しています。OM5 の公式色はライムグリーンです。
VCSEL パワー プロファイルは、ファイバーの均一性の変動とともに、モード分散を引き起こす可能性があります。これは、微分モード遅延 (DMD) によって測定されます。モード分散は、光パルス内の個々のモードの速度が異なるために発生します。この正味の効果により、光パルスは距離にわたって拡散し、符号間干渉が発生します。長さが長いほど、モード分散は大きくなります。モード分散に対処するため、LOMMF は、光パルスの移動速度に影響を与える可能性のあるファイバーの変動を排除する方法で製造されています。屈折率プロファイルは、VCSEL 伝送用に強化され、パルスの拡散を防止します。その結果、ファイバーは長距離にわたって信号の完全性を維持し、帯域幅を最大化します。
比較
- ^ リーチは最大長さを意味し、最小リーチは仕様範囲内で動作することが保証される長さです。
- ^ OFL 850/953 nm のオーバーフィルド発射 / EMB 1310 nm の有効モード帯域幅
エンサークルドフラックス
IEC 61280-4-1（現在のTIA-526-14-B）規格では、光ファイバーコアが過剰充填または不足充填されていないことを確認して、より再現性の高い（変動の少ない）リンク損失測定を可能にするために、テスト光注入サイズ（さまざまな光ファイバー径用）を指定するエンサークルドフラックスを定義しています。[22]
参照
参考文献
- ^ 米国電気通信工業会。「企業ネットワーク向けマルチモードファイバー」。2009年6月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月4日閲覧。
- ^ abcdefg Furukawa Electric North America. 「OM4 - 次世代のマルチモードファイバー」(PDF) 。 2014年4月22日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012年5月16日閲覧。
- ^ ARC Electronics (2007年10月1日). 「光ファイバーケーブルチュートリアル」。2018年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年3月4日閲覧。
- ^ ab 「光ファイバーケーブルのカラーコード」。技術トピック。光ファイバー協会。 2009年9月17日閲覧。
- ^ Crawford, Dwayne (2013 年 9 月 11 日)。「Erika Violet とは誰で、私のデータ センターで何をしているのでしょうか?」。Tech Topics。Belden。2014年2月 12 日閲覧。
- ^ 英国光ファイバー産業協会。「光ファイバーの説明」（PDF） 。 2011年4月9日閲覧。
- ^ 「光ファイバーの概要」。2012年11月23日閲覧。
- ^ 「会議レポート#14」(PDF)。電気通信産業協会。
- ^ Kish, Paul (2010 年 1 月 1 日)。「次世代ファイバーが登場」。# ケーブル ネットワーキング システム。ビジネス情報グループ。
- ^ IEEE 802.3 条項 150
- ^ abc Hewlett-Packard Development Company, LP (2007). 「100BASE-FX Technical Brief」(PDF) 。 2012年10月9日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012年11月20日閲覧。
- ^ ab IEEE 802.3-2012 条項 38.3
- ^ IEEE 802.3 38.4 1000BASE-LX の PMD から MDI への光仕様
- ^ ab Cisco Systems, Inc (2009). 「Cisco Mode-Conditioning Patch Cord Installation Note」 。 2015年2月20日閲覧。
- ^ すべてのマルチモード ファイバー接続と同様に、パッチ コードの MMF セグメントはケーブル プラント内のファイバーの種類と一致する必要があります (条項 38.11.4)。
- ^ 「Cisco 10GBASE X2 モジュール データ シート」。Cisco。2015年6 月 23 日閲覧。
- ^ 「10GBASE-LRMトランシーバーとは何ですか？なぜ必要なのですか？」 CBO GmbH . 2019年12月3日閲覧。
- ^ ab "40GE SWDM4 QSFP+ 光トランシーバー | Finisar Corporation". www.finisar.com . 2018年2月6日閲覧。
- ^ ab 「Corning Cable Systems OM3/OM4 接続による 40G 拡張リーチと Avago 40G QSFP+ eSR4 トランシーバー」(PDF)。Corning。2013 年。2013 年8 月 14 日閲覧。
- ^ 「IEEE 802.3」。2014年10月31日閲覧。
- ^ 「TIA、急速な技術進歩に対応するためデータセンター配線規格を更新」TIA、2017年8月9日。 2018年8月27日閲覧。
- ^ Goldstein, Seymour. 「Encircled flux improves test equipment loss measurements」.ケーブル配線の設置とメンテナンス. 2017年6月1日閲覧。
- Force, Inc. (2005 年 4 月 14 日)。「光ファイバーの種類」。2007 年 10 月 12 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008 年4 月 17 日閲覧。
- Hayes, Jim、Karen Hayes (2008 年 3 月 22 日)。「Lennie Lightwave の光ファイバーガイド」。2008 年6 月 4 日閲覧。
- 国際エンジニアリングコンソーシアム。「光ファイバー技術」。2009年2月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月4日閲覧。
- 米国電気通信工業会。「エンタープライズ ネットワーク向けマルチモード ファイバー」。2009 年 6 月 4 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008 年6 月 4 日閲覧。
- 米国電気通信工業会 (2008 年 9 月)。「データ通信に適したマルチモード ファイバーの選択」(PDF)。2009 年 1 月 6 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2008 年11 月 17 日に取得。
- Hewlett-Packard Development Company, LP (2007)。「100BASE-FX 技術概要」(PDF)。2012 年 10 月 9 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012年11 月 20 日に取得。
外部リンク
- 光学: シングルモード ファイバー | MIT レーザーと光学のビデオ デモンストレーション
- 光学: マルチモード ファイバー | MIT レーザーと光学のビデオ デモンストレーション